JP5165178B2 - オフセット印刷装置 - Google Patents

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Description

本発明は、広くは、オフセット印刷装置またはインクジェット印刷装置中で用いるための画像形成装置のための層に関する。より詳しくは、本発明はナノサイズ充填剤を含む層に関する。
画像形成用部材のための幾つかの被膜が提案されてきた。米国特許第５，０９２，２３５号明細書には、１）スチールなどの硬い非順応性材料あるいはアセタールホモポリマーあるいはアセタールホモポリマーまたはナイロン６／６などのポリマーの外側シェルおよび２）硬度約３０〜６０または約５０〜６０のエラストマー材料の下層を有するインクジェットインキのための圧力定着装置が開示されている。
米国特許第５，１９５，４３０号明細書には、１）スチールなどの硬い非順応性材料あるいはアセタールホモポリマーまたはナイロン６／６などのポリマーの外側シェルおよび２）ポリウレタン（ビブラタン（ＶＩＢＲＡＴＨＡＮＥ）、すなわち、ＲＥＮ：Ｃ：Ｏ−ｔｈａｎｅ）であることが可能である硬度約３０〜６０または約５０〜６０のエラストマー材料の下層を有するインクジェットインキのための圧力定着装置が開示されている。
米国特許第５，３８９，９５８号明細書には、金属（アルミニウム、ニッケル、燐酸鉄）、エラストマー（フルオロエラストマー、パーフルオロエラストマー、シリコーンゴム、ポリブタジエン）、プラスチック（ポリフェニレンスルフィド）、熱可塑性樹脂（ポリエチレン、ポリアミド（ナイロン）、ＦＥＰ）、熱硬化性樹脂（金属、セラミック）の表面を有する中間転写部材／画像受取部材、およびエラストマー表面付き圧力ロールが開示されている。
米国特許第５，４５５，６０４号明細書には、定着メカニズムと、スチールまたはデルリン（ＤＥＬＲＩＮ）などのプラスチック材料を含むことが可能である圧力ホイールとが開示されている。画像受取りドラム４０は、薄いシェルがシャフトに取り付けられているアルミニウムまたはステンレススチールなどの硬い材料、あるいはプラスチックであることが可能である。
米国特許第５，５０２，４７６号明細書には、シリコーン、ウレタン、ニトリルまたはＥＰＤＭなどのエラストマー被膜付き金属コアと水、弗素化油、グリコール、界面活性剤、鉱油、シリコーン油；、メルカプトシリコーン油または弗素化シリコーン油などの機能油、あるいはそれらの組み合わせであることが可能である液体の中間転写部材表面とを有する圧力ロールが教示されている。
米国特許第５，６１４，９３３号明細書には、金属（アルミニウム、ニッケル、燐酸鉄）、エラストマー（フルオロエラストマー、パーフルオロエラストマー、シリコーンゴム、ポリブタジエン）、プラスチック（ポリフェニレンスルフィド）、熱可塑性樹脂（ポリエチレン、ポリアミド（ナイロン）、ＦＥＰ）、熱硬化性樹脂（金属、セラミック）またはＰＴＦＥ添加ポリフェニレンスルフィドの表面とエラストマー表面付き圧力ロールとを有する中間転写部材／画像受取り部材が開示されている。
米国特許第５，７９０，１６０号明細書には、金属（アルミニウム、ニッケル、燐酸鉄）、エラストマー（フルオロエラストマー、パーフルオロエラストマー、シリコーンゴム、ポリブタジエン）、プラスチック（ポリフェニレンスルフィド）、熱可塑性樹脂（ポリエチレン、ポリアミド（ナイロン）、ＦＥＰ）、熱硬化性樹脂（金属、セラミック）またはＰＴＦＥ添加ポリフェニレンスルフィドの表面とエラストマー表面付き圧力ロールとを有する中間転写部材／画像受取り部材が開示されている。
米国特許第５，８０５，１９１号明細書には、金属（アルミニウム、ニッケル、燐酸鉄）、エラストマー（フルオロエラストマー、パーフルオロエラストマー、シリコーンゴム、ポリブタジエン）、プラスチック（ポリフェニレンスルフィド）、熱可塑性樹脂（ポリエチレン、ポリアミド（ナイロン）、ＦＥＰ）、熱硬化性樹脂（金属、セラミック）またはＰＴＦＥ添加ポリフェニレンスルフィドの表面と、水、弗素化油、グリコール、界面活性剤、鉱油、シリコーン油；、あるいはメルカプトシリコーン油または弗素化シリコーン油などの機能油など、あるいはそれらの組み合わせであることが可能である液体の外側液体層とを有する中間転写部材／画像受取り部材が開示されている。
米国特許第５，８０８，６４５号明細書には、シリコーン、ウレタン、ニトリルおよびＥＰＤＭのエラストマー被膜付き金属コアを有する転写ロールが開示されている。
米国特許第６，１９６，６７５Ｂ１号明細書には、別個の画像転写ステーション、および定着ロール被膜がシリコーン、ウレタン、ニトリルおよびＥＰＤＭであることが可能である定着ステーションが開示されている。
米国特許第５，７７７，６５０号明細書には、エラストマースリーブと、金属（アルミニウム、ニッケル、燐酸鉄）、エラストマー（フルオロエラストマー、パーフルオロエラストマー、シリコーンゴム、ポリブタジエン）、プラスチック（ＰＴＦＥ充填剤入りポリフェニレンスルフィド）、熱可塑性樹脂（ポリエチレン、ポリアミド（ナイロン）、ＦＥＰ）、熱硬化性樹脂（アセタール、セラミック）であることが可能である外側被膜とを有する圧力ロールが開示されている。アルマイトが好ましい。
さらに、転写部材、定着部材および中間転写部材のための異なる多くの種類の外側被膜が粉末トナーを用いる電子写真技術において用いられてきたが、液体インキまたは相変化インキを伴っていなかった。幾つかの例を本願において記載する。
米国特許第５，３６１，１２６号明細書には、ヒーターと、圧力付加用ロールを備える転写部材であって、布地基板と最上層として不純物吸収材料を含む転写部材とを含む画像形成装置が開示されている。不純物吸収材料はゴムエラストマー材料を含むことが可能である。
米国特許第５，３３７，１２９号明細書には、ハロエラストマー、酸化珪素および任意にポリオルガノシロキサンの一体相互侵入網目を含むセラマーまたはグラフトセラマーと基板とを含む中間転写コンポーネントが開示されている。
米国特許第５，３４０，６７９号明細書には、基板と、フルオロエラストマーとポリオルガノシロキサンの混成組成の実質的に均一な一体相互侵入網目である体積グラフトエラストマーを含むとともに前記基板上にある被膜とを含む中間転写コンポーネントが開示されている。
米国特許第５，４８０，９３８号明細書には、フルオロエラストマーとポリオルガノシロキサンの混成組成の実質的に均一な一体相互侵入網目である体積グラフトエラストマーを含む低表面エネルギー材料が記載されている。ここで体積グラフトは、求核性脱水素弗素化剤によるフルオロエラストマーの脱水素弗素化、その後のヒドロシリル化反応、すなわち、水素官能基末端ポリオルガノシロキサンとヒドロシリル化触媒の付加によって形成されている。
米国特許第５，３６６，７７２号明細書には、支持基板と、ハロエラストマー、カップリング剤、官能性ポリオルガノシロキサンおよび架橋剤を含む一体相互侵入混成高分子網目を含む外側層とを含む定着装置部材が記載されている。
米国特許第５，４５６，９８７号明細書には、ハロエラストマー、二酸化チタンおよび任意にポリオルガノシロキサンの一体相互侵入網目を含むチタマー被膜またはグラフトチタマー被膜と基板とを含む中間転写コンポーネントが開示されている。
米国特許第５，８４８，３２７号明細書には、混成スカベンジレス現像において用いられるドナー部材付近に配置された複合ハロエラストマー被膜付き電極部材が開示されている。
米国特許第５，５７６，８１８号明細書には、（ａ）導電性基板、（ｂ）第１の高分子材料を含む順応性で電気抵抗性の層であって、基板とトナー剥離層との間に配置されている層、および（ｃ）フルオロエラストマーとポリオルガノシロキサンの混成組成の実質的に均一な一体相互侵入網目とフルオロシリコーンから成る群から選択された第２の高分子材料を含むトナー剥離層を含む中間トナー転写コンポーネントが開示されている。
米国特許第６，０３５，７８０号明細書には、静電写真装置のコンポーネント上に層を形成する方法であって、第１のフルオロエラストマーとラジカル反応性官能基を含む高分子シロキサンとを混合する工程と、得られた生成物と、第２のフルオロエラストマーと第２のポリシロキサン化合物の混合物との第２の混合物を形成する工程とを含む方法が開示されている。
米国特許第５，５３７，１９４号明細書には、（ａ）基板、および（ｂ）ハロエラストマーの主鎖に共有結合された炭化水素側鎖を有するハロエラストマーを含む外側層を含む中間トナー転写部材が開示されている。
米国特許第５，７５３，３０７号明細書には、フルオロエラストマー表面、および支持基板上に前記フルオロエラストマー表面を提供する方法であって、フルオロエラストマーを溶解させる工程と、脱水素弗素化剤を添加する工程と、得られる均質フルオロエラストマー溶液を形成するためにアミノシランを添加する工程と、前記支持基板に前記均質フルオロエラストマー溶液の少なくとも一層の層を後で提供する工程とを含む方法が開示されている。
米国特許第５，８４０，７９６号明細書には、マイカ型層状シリケートおよびフルオロエラストマーを含むポリマーナノ複合材であって、表層剥離構造および挟み構造から成る群から選択された構造を有するナノ複合材が開示されている。
米国特許第５，８４６，６４３号明細書には、静電写真印刷機内で用いるための定着装置部材であって、シリコーンエラストマーがマイカ型層状シリケートの離層状層の中に挿入されている離層状ナノ複合材を形成するシリコーンエラストマーとマイカ型層状シリケートを含むエラストマー組成物の少なくとも一層の層を有する定着装置部材が開示されている。
米国特許第５，９３３，６９５号明細書には、基板と、前記基板上に形成されシリコーン材料およびＱ樹脂を有する熱伝達層と、ポリマーを含むとともに前記熱伝達層上に形成されたトナー剥離層とを含む迅速ウェークアップ定着装置部材が開示されている。
米国特許第４，８５３，７３７号明細書には、硬化したフルオロエラストマーの主鎖に共有結合されているポリジオルガノシロキサン側鎖単位を含む前記硬化したフルオロエラストマーを含む外側層を有するロールが開示されている。
幾つかのエラストマー被膜は、相変化インキ印刷機と合わせて用いるための多機能画像形成用部材であって、画像を受取る能力を有するとともに、プリント媒体に画像を転写させるか、または転写させ定着させる多機能画像形成用部材を提供することが示されてきた。さらに、エラストマー被膜の実施形態を有する画像形成用部材は、定着または固定のための伝導のために熱的に安定であることも示されてきた。さらに、特定のエラストマー被膜を有する画像形成用部材は、印刷機の重量とコストを減らすため、そして許容できる最初のコピー出し時間を提供するために、比較的低いニップ荷重を有することが示されてきた。また、エラストマーは、安価な製造単価および高速印刷のために低荷重で高温のプロセスを可能にする。さらに、幾つかのエラストマーは、プリント品質を高めることが示されてきた。
米国特許第５，１９５，４３０号明細書 米国特許第５，５３７，１９４号明細書 米国特許第５，７５３，３０７号明細書 米国特許第５，８４６，６４３号明細書 米国特許第４，８５３，７３７号明細書
しかし、エラストマー画像形成用部材被膜の幾つかの欠点には、硬質陽極酸化コンポーネント被膜に比べた寿命不足が含まれる。この不足があるとすれば、被膜の摩耗、画像形成用部材基板からの剥がれ、外部掻き傷または他の理由に帰しうる場合がある。
従って、エラストマー被膜の上述した優れた品質を有するとともに増加した摩耗および寿命を有する画像形成用部材のための被膜を提供することが必要とされている。紙摩擦に対する改善された耐表面摩耗性および改善された光沢維持寿命を提供することがさらに必要とされている。さらに、表面粗度に対する調整およびより低い摩擦係数を伴った被膜を提供することが必要とされている。
本発明は上記課題等に鑑みてなされたものであり、その目的はより改善されたオフセット印刷装置の提供である。
本発明は、実施形態において、プリント媒体上に相変化インキを転写させるためのオフセット印刷装置であって、（ａ）相変化インキ画像中に前記相変化インキを被着させるための相変化インキコンポーネントと、（ｂ）前記相変化インキコンポーネントから前記相変化インキ画像を受取るとともに、前記相変化インキ画像を前記プリント媒体に転写させるための画像形成用部材であって、（ｉ）画像形成用基板および（ｉｉ）画像形成用基板上にある外側被膜であって、（１）弗化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよびテトラフルオロエチレンのコポリマー、（２）弗化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよびテトラフルオロエチレンのターポリマー、（３）弗化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレンおよびキュアサイトモノマーのテトラポリマー、からなる群から選択されるフルオロエラストマーと、平均粒子サイズ約１ナノメートル〜約２５０ナノメートルのナノサイズ充填剤と、を含む、外側被膜を含む画像形成用部材と、を含み、前記ナノサイズ充填剤が、テトラエトキシオルトシリケートまたはチタニウムイソブトキシドを含み、前記相変化インキコーポネントが、プリントヘッドである、オフセット印刷装置を提供する。
本発明は、実施形態において、プリント媒体上に相変化インキを印刷するためのオフセット印刷装置であって、（ａ）相変化インキ画像中に前記相変化インキを被着させるための相変化インキコンポーネントと、（ｂ）前記相変化インキコンポーネントから前記相変化インキ画像を受取り、前記相変化インキ画像を前記プリント媒体に転写させるとともに、前記相変化インキ画像を前記プリント媒体に固定するための画像形成用部材であって、（ｉ）画像形成用基板、（ｉｉ）中間層、および（ｉｉｉ）平均粒子サイズ約１〜約２５０ナノメートルのナノサイズ充填剤を含む外側被膜を順に含む画像形成用部材と、（ｃ）前記オフセット印刷装置に付属した加熱部材とを含むオフセット印刷装置をさらに提供する。
さらに、本発明は、実施形態において、相変化インキを含有する相変化インキコンポーネントと、基板および平均粒子サイズ約１〜約２５０ナノメートルのナノサイズ充填剤を含むとともに前記基板上にある外側被膜を含む画像形成用部材と、オフセット印刷装置に付属した加熱部材とを含むオフセット印刷装置であって、前記相変化インキコンポーネントが前記画像形成用部材上に前記相変化インキを分配し、前記相変化インキが室温で固体であることを特徴とするオフセット印刷装置を提供する。
ナノサイズ充填剤入り被膜はエラストマー被膜の優れた品質を有し、増加した摩耗および寿命も有する。ナノサイズ充填剤入り被膜は、紙摩擦に対する改善された耐表面摩耗性および改善された光沢維持寿命も提供する。
相変化インキ印刷プロセスの実施形態の詳細は、米国特許第５，５０２，４７６号明細書、第５，３８９，９５８号明細書および第６，１９６，６７５Ｂ１号明細書などの上で引用した特許に記載されている。相変化インキ印刷プロセスの一実施形態の例を以下に記載する。
図１を参照すると、オフセット印刷装置１は、画像形成用部材から最終プリント媒体または受取り基板へのインキ画像の転写を示すために例示されている。画像形成用部材３が矢印５の方向に回転するにつれて、液体表面２は画像形成用部材３上に沈着する。画像形成用部材３は、この実施形態においてドラム部材として描かれている。しかし、ベルト部材、フィルム部材またはシート部材などの他の実施形態を使用できることが理解されるべきである。アプリケータ４が液体表面２に接触し、液体表面２を画像形成用部材３に被着させる能力を有する限りいかなる場所にも配置してよいアプリケータ４によって液体層２は沈着する。
印刷プロセスにおいて用いられるインキは、例えば固体インキなどの相変化インキであることが可能である。「相変化インキ」という用語は、固体インキが液体インキになるか、またはより展性状態に固体から変化するようにインキが相変化できることを意味する。詳しくは、実施形態において、インキは最初は固体状であることが可能であり、その後、熱エネルギーの利用によって溶融状態に変化することが可能である。固体インキは、室温、すなわち約２５℃で固体であってよい。固体インキは約８５℃〜約１５０℃より高い比較的高温で溶融する能力を有してよい。インキは高温で溶融し、その後、溶融インキ６は画像形成用部材３の液体層２上にプリントヘッド７から放出される。その後、インキは約２０℃〜約８０℃の中間温度、すなわち約７２℃に冷却され、展性状態に凝固し、その後、最終受取り基板８またはプリント媒体８上にインキを転写させることができる。
インキは、約１４０℃で約５〜約３０センチポイズ、または約８〜約２０センチポイズ、あるいは約１０〜約１５センチポイズの粘度を有する。適するインキの表面張力は約２３〜約５０ダイン／ｃｍである。本願で用いるために適するインキの例には、米国特許第４，８８９，５６０号明細書、第５，９１９，８３９号明細書、第６，１７４，９３７号明細書および第６，３０９，４５３号明細書に記載されたインキが挙げられる。
液体層２の一部はインキに加えてプリント媒体８に転写される。転写された液体の典型的な厚さは、約１００オングストローム〜約１００ナノメートル、または約０．１〜約２００ミリグラム、あるいは約０．５〜約５０ミリグラム、または約１〜約１０ミリグラム／プリント媒体である。
印刷液体表面２として用いてよい適する液体には、水、弗素化油、グリコール、界面活性剤、鉱油、シリコーン油および機能油など、ならびにそれらの混合物が挙げられる。機能油には、メルカプト官能基、フルオロ官能基および水素化物官能基などを有するシリコーン油またはポリジメチルシロキサン油が挙げられる。
フィードガイド１０および１３は、紙またはトランスペアレンシーなどのプリント媒体８を（ロールとして図示している）圧力部材１１と画像形成用部材３との間に形成されたニップ９にフィードするのを助ける。圧力部材１１は、ベルト、フィルム、シートの形状または他の形状でありうることが理解されるべきである。実施形態において、プリント媒体８は、加熱されたフィードガイド１３によってニップ９に入る前に加熱される。プリント媒体８が画像形成用部材３と圧力部材１１との間を通る時、今展性状態にある溶融インキ６は、画像形成用部材３から画像構成でプリント媒体８上に転写される。最終インキ画像１２は、プリント媒体８がニップ９の間で移動するにつれて最終プリント媒体８に広がり、平らにされ、接着され、そして定着または固定される。あるいは、オフセット印刷装置１に関連して配置された追加のヒーターまたは代替のヒーターあるいは２台以上のヒーター（図示していない）があってよい。もう一つの実施形態において、フィードガイドの上流または下流に位置する別個の任意の定着ステーションがあってよい。
ニップ９で加えられる圧力は、約１０〜約１，０００ｐｓｉ（６９．０〜６８９５ＭＰａ）、または５００ｐｓｉ（３４４８ＭＰａ）、あるいは約２００〜５００ｐｓｉ（１３７０〜３４４８ＭＰａ）である。これは、５０℃で約２５０ｐｓｉ（１７２４ＭＰａ）のインキ降伏強度の約２倍である。実施形態において、約７２〜約７５℃などのより高い温度を用いることができ、より高い温度でインキはより柔らかい。一旦インキが最終プリント媒体８に転写されると、インキは約２０℃〜約２５℃の室温に冷却される。
抜取り指（図示していない）は、形成されたインキ画像１２を上に有するプリント媒体８を最終受取りトレー（これも図示していない）に取り出すのを助けるために用いてよい。
図２は、画像形成用部材３が外側被膜１６を上に有する基板１５を含む本発明の実施形態を例示しており、この実施形態においてナノサイズ充填剤１８が外側被膜１６に分散または含有されている。
図３は、本発明のもう一つの実施形態を描いている。図３は、基板１５、基板１５上に配置された中間層１７および中間層１７上に配置された外側層１６を含む三層構成を描いている。外側層１６は、その中に分散または含有されたナノサイズ充填剤１８を含む。実施形態において、基板１５および／または中間層１７はナノサイズ充填剤を含んでよい。実施形態において、（上で描かれたような）外側液体層２は外側層１６上に存在してよい。図において、ナノサイズ充填剤１８は充填剤を示すために大げさに拡大されている。
実施形態において、外側層１６はハロエラストマーなどのエラストマーを含む。ハロゲンモノマーを含むエラストマーの例には、クロロエラストマーおよびフルオロエラストマーなどが挙げられる。フルオロエラストマーの例には、エチレン系不飽和フルオロエラストマー、ならびに弗化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよびテトラフルオロエチレンのコポリマーおよびターポリマーを含むフルオロエラストマーが挙げられ、それらは、「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）Ａ（登録商標）、「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）Ｂ（登録商標）、「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）Ｅ（登録商標）、「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）Ｆ（登録商標）、「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）Ｅ６０Ｃ（登録商標）、「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）Ｅ４５（登録商標）、「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）Ｅ４３０（登録商標）、「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）Ｅ９１０（登録商標）、「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）ＧＨ（登録商標）、「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）Ｂ５０（登録商標）、「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）Ｅ４５（登録商標）、「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）ＧＦ（登録商標）として種々の商品名で商業的に知られている。「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）（登録商標）商品名はデュポン・ヌムール（Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．）の商標である。これらの既知のフルオロエラストマーは、（１）「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）Ａ（登録商標）として商業的に知られている弗化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよびテトラフルオロエチレンのコポリマーの種類、（２）「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）Ｂ（登録商標）として商業的に知られている弗化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよびテトラフルオロエチレンのターポリマーの種類、および（３）弗化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレンおよびキュアサイトモノマーのテトラポリマーの種類、例えば、「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）ＧＦ（登録商標）、「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）Ａ（登録商標）および「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）Ｂ（登録商標）である。
もう一つの実施形態において、フルオロエラストマーは、比較的少量の弗化ビニリデンを有するテトラポリマーである。一例はデュポン・ヌムール（Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．）によって販売されている「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）ＧＦ（登録商標）である。「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）ＧＦ（登録商標）は、２重量％のキュアサイトモノマーと合わせて３５重量％の弗化ビニリデン、３４重量％のヘキサフルオロプロピレンおよび２９重量％のテトラフルオロエチレンを有する。キュアサイトモノマーは、４−ブロモパーフルオロブテン−１、１，１−ジヒドロ−４−ブロモパーフルオロブテン−１、３−ブロモパーフルオロプロペン−１、１，１−ジヒドロ−３−ブロモパーフルオロプロペン−１などのデュポン（ＤｕＰｏｎｔ）によって販売されているモノマー、または適する既知の一切の他の市販キュアサイトモノマーであることが可能である。
使用してよい他のフルオロエラストマーには、「アフラス」（ＡＦＬＡＳ）（登録商標）、「フルオレル」（ＦＬＵＯＲＥＬ）（登録商標）Ｉ、「フルオレル」（ＦＬＵＯＲＥＬ）（登録商標）ＩＩ、「テクノフロン」（ＴＥＣＨＮＯＦＬＯＮ）（登録商標）および類似の市販エラストマーが挙げられる。
実施形態において、外側層１６は、混成エラストマー、ブレンド、熱可塑性材料、熱硬化性材料、側鎖を有するハロエラストマー、フルオロシリコーン材料、ラテックスフルオロエラストマー、マイカ型シリケート材料、Ｑ−樹脂、または「関連出願への相互参照」で引用された出願に記載された他の類似材料を含んでよい。
外側層１６の硬度は、典型的には約１０〜約９５ショアＡ、または約６０〜約９５ショアＡである。
実施形態において、外側層１６の厚さは、約５〜約２５０マイクロメートル、または約１５〜約１５０マイクロメートル、あるいは約２０〜約２５マイクロメートルである。
実施形態において、外側層１６は、その中に分散または含有されたナノサイズ充填剤１８を含む。基板、任意の中間層１７および／または外側層１６は、実施形態において、それらの中に分散されたナノサイズ充填剤１８を含むことが可能である。これらの充填剤は、材料の硬度または弾性率を所望範囲内に高める能力を有することが可能である。
ナノサイズ充填剤１８の例には、約１〜約２５０ナノメートル、または約５〜約１５０ナノメートル、あるいは約１０〜約１００ナノメートル、または約２０〜約５０ナノメートルの平均粒子サイズを有する充填剤が挙げられる。適するナノサイズ充填剤１８には、ナノサイズである限り、金属、金属酸化物、カーボンブラック、ポリマーおよびゾルゲル粒子ならびにそれらの混合物などの充填剤が挙げられる。適するナノサイズ金属酸化物充填剤の例には、ナノサイズの酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化銅、導電性五酸化アンチモン、および酸化インジウム錫など、ならびにそれらの混合物が挙げられる。ナノサイズ充填剤１８の他の例には、カーボンブラックＮ１１０、Ｎ２２０、Ｎ３３０、Ｎ５５０およびＮ６６０、Ｒｅｇａｌ９９９および導電性ＸＣ−７３などの高耐摩擦性カーボンブラック粒子（ＨＡＦ）または超耐摩擦性カーボンブラック粒子（ＳＡＦ）、熱伝導性カーボンブラック充填剤、コロンビアン（Ｃｏｌｕｍｂｉａｎ）によって販売されている酸化還元Ｃ９７５Ｕカーボンブラックおよび「アキュフルオル」（ＡＣＣＵＦＬＵＯＲ）（登録商標）または「カーボフルオル」（ＣＡＲＢＯＦＬＵＯＲ）（登録商標）などの弗素化カーボンブラックなど、ならびにそれらの混合物が挙げられる。ナノサイズシリカの例には、「エーロジル」（Ａｅｒｏｓｉｌ）９０、「エーロジル」（Ａｅｒｏｓｉｌ）１３０、「エーロジル」（Ａｅｒｏｓｉｌ）１５０、ＯＸ５０でデグッサ（Ｄｅｇｕｓｓａ）によって販売されているシリカおよびキャボット（Ｃａｂｏｔ）によって販売されているＰＤＭＳ被覆Ｌ９０など、ならびにそれらの混合物が挙げられる。ナノサイズポリマー充填剤の例には、ポリテトラフルオロエチレン、ナノサイズＱ−樹脂およびＴ−樹脂、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィドおよびポリ（エーテルエーテルケトン）など、ならびにそれらの混合物が挙げられる。適する金属酸化物には、ゾルゲル法によって製造された金属酸化物が挙げられる。ゾルゲルナノサイズ粒子の例には、テトラアルコキシオルトシリケートおよびチタニウムイソブトキシドなど、ならびにそれらの混合物などの加水分解された金属アルコキシドまたは金属アリールオキシドが挙げられる。
ゾルゲル粒子は、実施形態において、外側層エラストマー内で成長してよい。ゾルゲル法の化学的機構を以下に示す。
Figure 0005165178
 上の機構において、ｎは約１〜約２００、または約１〜約５０、あるいは約１〜約２５の数である。
実施形態において、ナノサイズ粒子は、約２５℃などの効果的ないずれかの温度で、例えば、メチルエチルケトンおよびメチルイソブチルケトンなどを含む脂肪族炭化水素などの有効量の適する溶媒に、例えば、全固形物の約１〜約３５重量％、または約５〜約１５重量％の有効量のエラストマーを溶解させることによりエラストマーマトリックス中で調製してよい。酢酸触媒は、エラストマーの重量％を基準にして例えば、約１〜約１５重量％、または約３〜約１０重量％の有効量で添加され、その後、約４５℃〜約１００℃の温度で約１５分〜約６０分にわたり溶液は攪拌される。その後、エラストマーの重量を基準にして例えば、約１〜約７５重量％、または約５〜約５０重量％のテトラエトキシオルトシリケートなどの有効量のシラン化合物が添加され、さらに２０分〜約１０時間にわたり約４℃〜約１００℃の温度で加熱が続けられる。種々のコンポーネントの添加の効果的ないかなる順序も、この組成物を調製するために用いてよい。例えば、実施形態において、エラストマーは、酢酸および／またはシラン化合物を既に含有している溶媒に添加してよい。反応の時間は約６５℃で約４時間である。
実施形態において、エラストマーマトリックス中でナノサイズ粒子を調製するプロセスは、粒子の調製を促進するために他のコンポーネントも含んでよい。例えば、「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）（登録商標）キュラティブ（Ｃｕｒａｔｉｖｅ）Ｎｏ．５０などのエラストマー用の求核性硬化剤およびデュポン・ヌムール（Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅＮｅｍｏｕｒｓ，Ｉｎｃ．）によって販売されている「ジアック」（Ｄｉａｃ）などのジアミンは、エラストマーの重量を基準にして約１〜約１５重量％、または約２〜約１０重量％などの有効濃度で用いてよい。単一硬化系において促進剤（第四ホスホニウム塩または二種以上の塩）およびビスフェノールＡＦなどの硬化剤を含む「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）（登録商標）キュラティブ（Ｃｕｒａｔｉｖｅ）Ｎｏ．５０は、エラストマー化合物に前もって溶解させた３〜７％溶液で添加してよい。エラストマーの重量を基準にして約０．５〜約１０重量％、または約１〜約３重量％などの有効量のＭｇＯおよび／またはＣａ（ＯＨ）２などの塩基性酸化物も、溶液混合物に粒子状で添加してよい。
硬化剤および酸化物を含む上述した混合物は、その後、酸化物の微細分散液を得るために、約２〜約２４時間、または約５〜約１５時間にわたりボールミルで粉砕される。硬化剤コンポーネントは、ボールミル粉砕後に溶液状で添加することも可能である。硬化剤の溶液は、一般に、メチルエチルケトン（「ＭＥＫ」）またはメチルイソブチルケトン（「ＭＩＢＫ」）に「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）（登録商標）キュラティブ（Ｃｕｒａｔｉｖｅ）Ｎｏ．５０を溶解させることにより調製される。固形物の濃度は、約５から約２５重量％まで、または約１０から約１５重量％まで異なることが可能である。
基板上にナノサイズシリカ粒子入りポリマー複合材の効果的な層を形成するのは、厚さ約１０〜約１５０マイクロメートル、または厚さ約５０〜約１００マイクロメートルのフィルムのレベルへの噴霧、浸漬、フローコーティング、ウェブコーティングなど適するいずれかの既知法によって実行してよい。上塗の厚さは、妥当な摩耗寿命を可能にするのに十分な層厚さを提供するように選択される。成形技術、押出技術および包装技術が使用してよい選択的手段である一方で、実施形態において、分散液の連続被着のフローコーティングを用いることが可能である。被膜の所望の厚さを得た時、被膜は適するいずれかの既知法によって硬化され、よって表面に接着される。典型的な段階硬化プロセスは、約９３℃での約２時間にわたる加熱、その後の約１４９℃での約２時間にわたる加熱、その後の約１７７℃での約２時間にわたる加熱、その後の約２０８℃での約１６時間にわたる加熱である。
ナノサイズ充填剤１８は、層中の全固形物の約１〜約５０重量％、または約１〜約３０重量％の量で基板、任意の中間層１７、および／または外側層１６中に存在してよい。本明細書で用いられる重量による全固形物とは、外側層エラストマー、充填剤、添加剤および他の一切の固形物の重量による全量を意味する。
ナノサイズ充填剤１８は、約１０４〜約１０１２Ω−ｃｍ、または約１０８〜約１０１０Ω−ｃｍの高い導電性範囲で外側層１６に帯電防止特性を付与する。
画像形成用基板は、画像形成用部材基板として用いるために適する強度を有する一切の材料を含むことが可能である。基板のために適する材料の例には、金属、ガラス繊維複合材、ゴムおよび布地が挙げられる。金属の例には、スチール、アルミニウム、ニッケルおよびそれらの合金、ならびに類似金属、および類似金属の合金が挙げられる。基板の厚さは、用いられる画像形成用部材３の種類に相応しく設定することが可能である。基板がベルト、フィルムまたはシートなどである実施形態において、厚さは、約０．５〜約５００ミル（０．０１３〜１．２７ミリメートル）、または約１〜約２５０ミル（０．０２５〜６．３５ミリメートル）であることが可能である。基板がドラム状である実施形態において、厚さは、約１／３２〜約１インチ（０．７９〜２５．４ｍｍ）、または約１／１６〜約５／８インチ（１．５９〜１５．９ｍｍ）であることが可能である。
適する画像形成用基板の例には、シート、フィルム、ウェブ、フォイル、帯、コイル、筒体、ドラム、エンドレス帯、円形ディスク、エンドレスベルト、エンドレスシーム付き可撓性ベルト、エンドレスシームレス可撓性ベルト、パズルカットシームおよび溶接可能シームなどを有するエンドレスベルトを含むベルトが挙げられる。
任意の実施形態において、中間層１７は、画像形成用基板と外側層１６との間に配置してよい。中間層１７中で用いるために適する材料には、シリコーン材料、フルオロエラストマーなどのエラストマー、フルオロシリコーンおよびエチレンプロピレンジエンゴムなど、ならびにそれらの混合物が挙げられる。実施形態において、中間層１７は順応性であり、約２〜約６０ミル（０．０５１〜１．５２４ミリメートル）、または約４〜約２５ミル（０．１０２〜０．６３５ミリメートル）の厚さの層である。
ナノサイズ充填剤入りフルオロエラストマー画像形成用部材外側層の調製
長さ約１０インチ（２５４ｍｍ）、直径約４インチ（２９．４ｍｍ）および厚さ約０．２５インチ（６．３５ｍｍ）の寸法のアルミニウム基板画像形成用部材を最初に４００グリットサンドペーパーで磨き、メチルエチルケトンで清浄化した。その後、清浄化したドラムを空気乾燥させ、その後、圧縮空気で処理して残留ダスト粒子を除去した。その後、清浄化したドラムにケムロック（Ｃｈｅｍｌｏｃｋ）５１５０（製造業者によって明示されたようなアミノシラン）溶液（メタノールで９：１希釈）の下塗剤溶液約３グラムを均一に被覆し、加水分解を見込んだ。その後、下塗剤付きアルミニウム基板ドラムを空気乾燥させ、少なくとも３０分にわたり一層の下塗剤加水分解を見込んだ。通常、下塗剤付きドラムを下塗剤被着から４８時間以内に被覆した。
硬化剤（ＶＣ−５０、Ｄｉａｋ ＩＩＩまたはＡＯ７００）、硬化性塩基性金属酸化物（酸化マグネシウムおよび／または水酸化カルシウム）およびナノサイズ充填剤を含むフルオロエラストマー（「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）（登録商標）ＧＦ、「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）（登録商標）Ｂ５０またはテクノフロン（ＴＥＣＨＮＯＦＬＯＮ）（登録商標）Ｐ９５９など）を混合することにより、フルオロエラストマー外側被膜溶液を調製した。
実施形態において、オハイオ州アクロンのデグッサ（Ｄｅｇｕｓｓａ（Ａｋｒｏｎ，ＯＨ））によって販売されている１７．５ｐｐｈのナノサイズシリカ「エーロジル」（Ａｅｒｏｓｉｌ）１３０（充填剤粒径２０ナノメートル）、１．５ｐｐｈの添加剤（コネチカット州ノーウォークのバンデルビルト・カンパニー（Ｒ．Ｔ．Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．（Ｎｏｒｗａｌｋ，ＣＴ））によって販売されているＮ３３０カーボンブラック着色剤）、５ｐｐｈのＶＣ−５０硬化剤、２ｐｐｈのＭｇＯおよび１ｐｐｈのＣａ（ＯＨ）２に加えて、デュポン・ダウ・エラストマー（ＤｕＰｏｎｔ Ｄｏｗ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）によって販売されている「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）（登録商標）Ｂ５０を１００ｐｐｍで添加した。その後、均一溶液が得られるまで混合物をペイントシェーカーで混合した。ナノサイズ充填剤を有する上のフルオロエラストマー溶液による被膜を約１５〜約１００マイクロメートルの重量基準厚さに至るまで上述した画像形成用ドラム上にフローコートした。％抽出分は約５％未満であり、表面粗度は約０．２マイクロメートル未満であった。
被膜を一晩空気乾燥させた後、被覆した画像形成用部材を１２０°Ｆ（４８．９℃）で約４時間にわたりオーブンで乾燥させ、その後、２００°Ｆ（９３．３℃）で２時間、３００°Ｆ（１４９℃）で２時間、３５０°Ｆ（１７７℃）で２時間、４５０°Ｆ（２３２℃）で２時間、および４５０°Ｆ（２３２℃）で６時間にわたり段階熱硬化させた。最終エラストマー厚さは約１５〜約１５０マイクロメートルであった。その後、硬化した画像形成用部材を室温に冷却し、印刷試験のために準備が整った。
以下の表１は用いた材料および量を示している。
Figure 0005165178
比較例１
サブミクロンサイズ充填剤入り画像形成用部材フルオロエラストマー外側被膜の調製
表２に示した以下の材料および量を表１に示した上の原料の代わりに用いたことを除き、実施例１の場合のようにフルオロエラストマー充填剤入り外側層を製造するプロセスを繰り返した。基本的充填剤をナノサイズ充填剤からサブミクロンサイズ充填剤に変え、量を１７．５ｐｐｈから７５ｐｐｈにサブミクロンサイズ充填剤について増やした。添加剤も１．５ｐｐｈのカーボンブラック着色剤から５５ｐｐｈの「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）Ｇｒａｆｔ添加剤に変更した。さらに、基エラストマーを「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）（登録商標）Ｂ５０から「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）（登録商標）ＧＦに変更した。
Figure 0005165178
フルオロエラストマー画像形成用ドラム被膜の調製
実施例１および２により調製した被膜付きドラムを修正Ｐｈａｓｅｒ８６０実験室固体インキプリンタ内で試験した。
結果を以下の表３に示している。
Figure 0005165178
 表３の上の結果は、ナノサイズ充填剤を用いることにより画像形成用ドラムが機械の寿命に関する許容できる画像光沢プリント、すなわち１６０，０００プリントを印刷したことを実証している。逆に、サブミクロンサイズ粒子を有する被膜付きの画像形成用ドラムは不都合な結果をもたらし、許容できる画像光沢レベルの５０，０００枚のプリントを印刷しただけであった。
ナノサイズ充填剤を有する被膜は、実施形態において、表面粗度の調整、より低い摩擦係数、より少ない表面損傷、紙取扱いに対する耐久性および改善した光沢寿命を提供する。
「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）（登録商標）ＧＦ層中のゾルゲルナノサイズシリカ粒子の調製
長さ約１０インチ（２５４ｍｍ）、直径約４インチ（２９．４ｍｍ）および厚さ約０．２５インチ（６．３５ｍｍ）の寸法のアルミニウム基板画像形成用部材を最初に４００グリットサンドペーパーで磨き、メチルエチルケトンで清浄化した。その後、清浄化したドラムを空気乾燥させ、その後、圧縮空気で処理して残留ダスト粒子を除去した。その後、清浄化したドラムにケムロック（Ｃｈｅｍｌｏｃｋ）５１５０下塗剤（製造業者によって明示されたようなアミノシラン）溶液（メタノールで９：１希釈）の下塗剤溶液約３グラムを均一に被覆し、加水分解を見込んだ。その後、下塗剤付きアルミニウム基板ドラムを空気乾燥させ、少なくとも３０分にわたり一層の下塗剤加水分解を見込んだ。通常、下塗剤付きドラムを下塗剤被着から４８時間以内に被覆した。
ナノサイズシリカ粒子を含有するポリマーナノ複合材組成物を次の通り調製した。室温で攪拌しながら２．５リットルのメチルエチルケトン（ＭＥＫ）に２５０ｇの「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）（登録商標）ＧＦを溶解させることにより「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）（登録商標）ＧＦの原液を調製した。原液を調製するために４リットルのプラスチック瓶および移動式ベースシェーカーを用いた。溶解を実行するために約１時間〜２時間を用いた。その後、上の溶液を４リットルのエルレンマイヤーフラスコおよび２５ｍｌの氷酢酸に移送した。氷酢酸はオハイオ州シンシナチのＶＷＲサイエンティフィック・プロダクツ（ＶＷＲ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，ＯＨ））から購入することが可能である。その後、５５℃〜６０℃の間の温度を維持しつつメカニカルスターラーを用いてフラスコの内容物を攪拌した。３０分間の攪拌後、ヒュルス・アメリカ（Ｈｕｌｓ Ａｍｅｒｉｃａ Ｉｎｃ．）によって販売されている１２．５グラムのテトラエトキシオルトシリケート（ＴＥＯＳ）を添加し、もう５分にわたり攪拌続けた。１２．５グラムのテトラエトキシオルトシリケート（ＴＥＯＳ）のもう一つのアリコートをこの混合物に添加し、その後、２５ｍｌの酢酸を添加した。約６５℃でもう４時間にわたりフラスコの内容物を加熱しつつ攪拌を続けた。その後、フラスコの内容物を室温に冷却した。その後、５グラムの酸化マグネシウム、２．５グラムの水酸化カルシウムおよびダウ・ケミカル（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．）によって販売されている１２．５グラム硬化剤ＶＣ−５０を添加した。その後、媒体としてセラミックボールを用いて１７時間にわたりボールで上述した内容物を激しく振とうした。その後、この分散液を画像形成用ドラム基板上にフローコートした。その後、９３℃で２時間、１４９℃で２時間、１７７℃で２時間、その後２０８℃で１６時間加熱するというような加熱手順によって、乾燥膜を硬化させた。パーモスコープによって決定された硬化した膜の厚さは、約４ミル（０．１０２ミリメートル）であることが分かった。
「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）（登録商標）ＧＦ層中のゾルゲルナノサイズチタニア粒子の調製
「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）（登録商標）ＧＦマトリックス中にナノサイズチタニア粒子を沈降させるために、テトラエトキシオルトシリケートの代わりに１２．５グラムのチタニウムイソブトキシドを用いたことを除き、実施例４の手順を繰り返した。被膜の最終厚さは約３ミル（０．０７６ミリメートル）であると決定した。
「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）（登録商標）ＧＦ層中のゾルゲルナノサイズシリカ粒子の調製
テトラエトキシオルトシリケートの量が３７．５グラムであったことを除き、実施例４の手順を繰り返した。厚さ約５ミル（０．１３ミリメートル）の硬化した乾燥膜を得た。
「バイトン」（ＶＩＴＯＮ）（登録商標）ＧＦ層中のゾルゲルナノサイズチタニア粒子の調製
チタニウムイソブトキシドの量が５０グラムであったことを除き、実施例５の手順を繰り返した。厚さ約６ミル（０．１５２ミリメートル）の硬化した乾燥膜を得た。
本発明は、トランスフィックスコンポーネントまたはトランスフューズコンポーネントを含む転写コンポーネント、画像形成コンポーネントおよび類似コンポーネントのための層を含む多くの目的のために有用である。本発明の層は、インキ、染料系材料または顔料系材料と組み合わせて用いられるコンポーネント中で有用である場合がある。実施形態において、こうした層は、固体インキ、ゲル系インキ、紫外線硬化性インキおよび他の相変化インキなどの相変化インキと組み合わせて用いることが可能である。
本発明の実施形態の図解であり、ドラム状の画像形成用部材を用いる転写印刷装置を含む。 基板およびナノサイズ充填剤が分散または含有されているとともに前記基板上にある外側層を有する印刷ドラムの実施形態の拡大図である。 基板、任意の中間層およびナノサイズ充填剤が分散または含有されているとともに前記中間層上にある外側層を有する印刷ドラムの実施形態の拡大図である。
符号の説明
１ 印刷装置、２ 液体表面、３ 画像形成用部材、４ アプリケータ、６ 溶融インキ、７ プリントヘッド、８ プリント媒体、９ ニップ、１０，１３ フィードガイド、１１ 圧力部材、１２ インキ画像、１５ 基板、１６ 外側層、１７ 中間層、１８ ナノサイズ充填剤。

Claims (2)

  1. プリント媒体上に相変化インキを転写させるためのオフセット印刷装置であって、
    （ａ）相変化インキ画像中に前記相変化インキを被着させるための相変化インキコンポーネントと、
    （ｂ）前記相変化インキコンポーネントから前記相変化インキ画像を受取るとともに、前記相変化インキ画像を前記プリント媒体に転写させるための画像形成用部材であって、
    （ｉ）画像形成用基板および
    （ｉｉ）画像形成用基板上にある外側被膜であって、（１）弗化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよびテトラフルオロエチレンのコポリマー、（２）弗化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレンおよびテトラフルオロエチレンのターポリマー、（３）弗化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレンおよびキュアサイトモノマーのテトラポリマー、からなる群から選択されるフルオロエラストマーと、平均粒子サイズ約１ナノメートル〜約２５０ナノメートルのナノサイズ充填剤と、を含む、外側被膜を含む画像形成用部材と、を含み、
    前記ナノサイズ充填剤が、テトラエトキシオルトシリケートまたはチタニウムイソブトキシドを含み、
    前記相変化インキコーポネントが、プリントヘッドである、オフセット印刷装置。
  2. 前記平均粒子サイズは約１０ナノメートル〜約１００ナノメートルである請求項１に記載のオフセット印刷装置。
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